CoCrAlYTaCSi涂层和ZL101铸铝合金的气蚀性能研究

目的对比研究两种材料在RP-3航空煤油和去离子水中的耐气蚀性能,分析材料的气蚀机理以及介质的理化性质对其的影响机制,探讨用去离子水代替航空煤油以便快速筛选航空用耐气蚀材料的可行性。方法采用超音速火焰喷涂技术在铸铝合金(ZL101)表面均匀喷涂CoCrAlYTaCSi涂层。使用X射线衍射仪分析喷涂粉末、涂层和基体材料的物相组成。使用扫描电镜及其自带能谱仪分析材料气蚀前后的形貌以及元素分布。采用纳米压痕仪检测材料的力学性能。使用超声波振动气蚀试验机表征涂层及铸铝合金在航空煤油和去离子水中的气蚀性能。综合考虑两种材料气蚀后的平均侵蚀深度、形貌以及两种液体介质的理化性能,分析相应气蚀机理。结果 CoCrAlYTaCSi涂层主要由AlCo、Al_(80)Cr_(20)、Al_(45)Cr_7等物相组成,且分布均匀;铸铝合金主要由Al和Al_9Si相组成,增强相主要沿晶界分布。涂层的纳米硬度和弹性模量分别约是铸铝的6倍和2倍。气蚀中,铸铝合金晶粒内部的Al最先被损坏,加剧了气蚀进程;而CoCrAlYTaCSi涂层由于物相分布均匀、力学性能优异,所以损坏程度远轻于铸铝合金,在水和航空煤油中的平均侵蚀深度分别仅约为铸铝合金的2%和1%。两种材料在航空煤油中的平均侵蚀深度都比在水中的小。结论 CoCrAlYTaCSi涂层的物相分布均匀,具有较高的致密度、硬度和弹性模量,其在两种介质中均显示出更高的气蚀抵抗力。但材料在两种液体中的气蚀机理并不相同,导致在航空煤油介质中,CoCrAlYTaCSi涂层显示出更加优异的抗气蚀性能。     

Monel合金表面激光熔覆Ni基稀土合金空蚀性能

采用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备Ni基稀土合金熔覆层。利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计及超声波金属材料空蚀仪等设备对熔覆层的组织形貌、相结构、硬度、空蚀性能及失效机制进行了系统研究。结果表明:Y_2O_3细化了熔覆层的组织,其组织主要由γ-Ni固溶体、Ni_3B和高硬度的Cr_(23)C_6和Cr_7C_3组成,熔覆层平均硬度可达9040MPa,抗空蚀性能是Monel400合金的8.7倍,熔覆层空蚀过程失效机制主要为枝晶干的冲蚀剥落,Ni基稀土合金熔覆层的细晶强化及空蚀过程中产生阻断晶界网状结构是提高其耐空蚀性能的关键。     

高压管汇三通冲蚀磨损特性研究

目的 研究在页岩气开采过程中,含砂压裂液对高压管汇三通冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素.方法 基于两相流颗粒冲蚀理论建立三通冲蚀数值计算模型,预测三通在使用过程中易发生冲蚀磨损的部位,研究三通方位夹角,压裂液入口流量、固相颗粒体积分数、颗粒直径和压裂液密度对三通冲蚀速率的影响.结果 Y型三通和歧型三通冲蚀最严重的部位均...     

基于CFD-DEM方法的变径T型流道冲蚀特性研究

目的 研究石油开采过程中,携砂压裂液对变径T型流道壁面冲蚀磨损规律及主要影响因素.方法 针对石油压裂管汇及井下喷砂器等工具中常见的变径T型流道的冲蚀问题,建立了基于CFD-DEM的变径T型流道固液两相流冲蚀磨损预测模型,该模型中颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞采用逆向迭代碰撞搜索算法,颗粒-流体耦合计算时间步长根据耦合收敛条...     

热腐蚀和盐雾腐蚀影响氮化物涂层冲蚀行为的机制

金属氮化物涂层是目前重点关注的航空发动机压气机抗冲蚀涂层体系.为了兼顾热物理化学环境和应力环境的影响,进行涂层的腐蚀-冲蚀耦合行为研究十分重要.本研究对比了TiN/Ti涂层与TiN/ZrN涂层的原始状态、热腐蚀后和盐雾腐蚀后的冲蚀行为.结果表明,对于TiN/Ti涂层,在涂层的缺陷处盐雾腐蚀时形成点蚀坑,这是发生冲蚀的薄...     

介质对放电诱导烧蚀加工表面锈蚀的影响研究

针对放电烧蚀加工中水-氧气介质易导致工件表面产生锈蚀的问题,采用添加一定比例的尿素进行单脉冲放电试验,发现在尿素溶液-氧气介质下的放电坑直径相对水-氧气较小,且加工件表面无明显锈蚀痕迹,论证了尿素溶液不仅能够压缩放电通道、改善加工状态,也能缓解工件锈蚀的问题.通过水和不同浓度尿素溶液的防锈蚀试验表明,在水中添加适当比例...     

等离子体增强磁控溅射制备TiAlVSiCN涂层的抗冲蚀性能

目的 提高不锈钢基体的抗固体颗粒冲蚀性能.方法 在不锈钢基体表面,通过等离子体增强磁控溅射系统(PEMS),采用不同偏压工艺制备TiAlVSiCN纳米复合涂层.通过SEM、HRTEM观察涂层的微观形貌与组织,利用XRD、SAD分析涂层的物相组成与晶体结构,并通过划痕仪、纳米硬度计以及冲蚀试验机探究不同工艺涂层的结合强度...     

Modeling study of the hydrodynamic arc breaking mechanism in BEAM

Blasting erosion arc machining (BEAM) utilizes thermal effect of the arc rather than spark to remove workpiece material. This paper investigates the expansion and distortion rules of the discharge channel based on the analysis of high speed photography and the micrographs of craters to study mechanism of BEAM. Based on these investigations, a thermal finite element model is developed. Then the temperature distributions in workpieces, both with and without flushing, are obtained. The comparisons of the obtained temperature distributions explain the formation of the trailing crater and the effect of hydrodynamic arc breaking mechanism on the efficiency of BEAM.     

液体分布器检测专用工具在汽提塔中的应用

介绍一种液体分布器检测专用工具的原理,该工具应用在尿素汽提塔后,保证了汽提塔液体分布效果,对汽提塔设备保护和节省汽耗起到关键作用.     

冻融循环作用下盐浓度对温拌胶粉改性沥青混合料开裂特性影响

为科学分析冻融循环作用下除冰盐侵蚀对温拌胶粉改性沥青混合料(CR-WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(CR-HMA)路面开裂特性的影响,运用数字图像(DIC)技术对三点弯曲重复加载试验下两种半圆试件产生的水平应变进行分析,定量描述沥青混合料的损伤开裂特性。采用半圆弯拉试验(SCB)分析两种试件的蠕变应变能(DCSE),并与基于DIC技术下的损伤开裂指标进行相关性分析。试验结果表明:水平应变场中数值较大的点与试件损伤开裂的演化有密切关系;CR-WMA和CR-HMA的抗损伤开裂性能随着盐浓度的增加先降低后升高,且在盐浓度为8%时最差;无论是水冻还是盐冻条件下,CR-WMA的损伤累积密度D_E值和D_CSE值较CR-HMA高,说明CR-WMA抗开裂性能及抗盐侵蚀能力均优于CR-HMA;发现D_E和D_CSE具有较好的相关性,验证了DIC技术评价沥青混合料损伤开裂特性的合理性。